丙烯酸甲酯仿真应用技术研究

李雪真

沈阳市化工学校 （沈阳 110000）

1 项目研究意义

丙烯酸甲酯是重要的化工原料，主要用于化纤、粘合剂、涂料和油漆、塑料加工及涂饰剂和合成鞣剂生产。我单位购置了一套以丙烯酸和甲醇为原料生产丙烯酸甲酯的仿真模拟装置，本装置中有数十余台套设备、几十个主要操作条件及工艺控制指标、百余个操作步骤，运行起来困难重重，本课题就丙烯酸甲酯工艺过程与仿真技术如何进行有机融合，如何安全运行大型流程级的化工仿真操作系统进行了深入研究。

2 项目总体设计方案

2.1 目标

能识读与深入分析各单元的PDF图与DCS图；能描述生产过程，绘出各单元现场工艺流程草图；能调控各单元工艺参数，运行丙烯酸甲酯仿真装置。

2.2 资源

丙烯酸甲酯仿真操作手册、多媒体、丙烯酸甲酯仿真软件、丙烯酸甲酯仿真装置等。

2.3 设计内容

丙烯酸甲酯生产主要是由酯化单元、回收单元、酯精制提纯单元三部分组成。

酯化单元，原料丙烯酸与甲醇发生酯化反应生成丙烯酸甲酯粗酯液；回收单元，回收没反应的原料等；酯精制提纯单元，生成的粗酯液提纯精制得到丙烯酸甲酯。

本设计内容以酯化单元为例，就复杂工艺如何展开仿真操作做了探究，详见表1。

3 项目实施过程

首先识读酯化单元的PDF及DCS图，掌握参数控制要求，掌握现场流程；随后再调节相关控制参数，结合仿真要求进行操作。

3.1 识读酯化单元R101的PDF图

要求：了解酯化单元的主要设备及现场阀门的位置、类型、构造、工作原理和维护方法等，

表1 酯化单元设计内容

读图：如图1为酯化单元R101的 PDF图，即工艺流程图，认真观察该图，参照资料[1]，依次统计出酯化单元的主要设备、调节阀和其它阀门的种类、数量、名称及作用，调节阀要统计出对应的前阀、后阀及旁路阀。

绘图：绘出酯化单元现场工艺流程草图。

图1 酯化单元R101的PDF图

图2 酯化单元R101的DCS图

3.2 识读酯化单元R101的DCS图

要求：了解传感器测量原理，学会显示仪表及控制仪表的正常使用方法；能参照资料[1]，读懂酯化单元的控制方案，了解相关关键参数调节方法及控制指标；能熟练地调用各个画面，并能与现场阀门结合完成相关操作。

读图：如图2酯化单元R101的DCS图，认真观察该图，识读温度和过滤压差显示仪表；操作压差、温度和流量调节器。这些显示仪表和调节器，根据需要都有各自的位号，流量、液位、压力和温度的位号分别以F/L/P和T开头。统计出酯化反应器单元的显示仪表及单元调节器的种类、数量和控制范围。

操作：描述酯化单元的管道仪表流程；调整 FIC101和FIC104，改变丙烯酸和甲醇的流量，观察R101酯化反应单元显示仪表及调节器的参数变化情况。

3.3 描述酯化单元工作过程

如图1、2，新鲜丙烯酸和甲醇分别经过FIC101 及FIC104 原料调节器与从醇回收塔 T140 塔顶回收的循环甲醇以及从丙烯酸分馏塔 T110 塔底回收的经过循环过滤器FL101 及FIC109 原料调节器的部分没反应丙烯酸作为混合进料，经过反应预热器 E101预热到指定温度75℃后送至酯化反应器 R101 进行反应。

3.4 查找酯化单元关键参数

酯化单元关键参数见表2[1]。

表2 R101酯化反应器工艺参数

3.5 查找仿真操作的质量步骤分和扣分项

以冷态开车为例，丙烯酸甲酯仿真操作中酯化单元R101的质量步骤分及扣分项如表3。

表3 质量步骤分及扣分项如

4 分析与讨论

本项目抓住了大型复杂化工生产仿真操作的内在运行规律，可推广到其它化工工艺生产过程；项目设计可操作性强，规律性强，除酯化单元外，回收单元、酯精制提纯单元仿真操作可按照相同方法依次运行。

5 结语

丙烯酸甲酯酯化单元的仿真操作设计，为运行大型流程级化工生产装置提供了范例。本设计科学地把工艺与仿真技术相结合，培养了员工化工仿真装置的运行技巧，提高了他们分析解决问题的能力及举一反三的能力，为掌握丙烯酸甲酯仿真操作技术打下了坚实的基础，为安全生产提供了有力保障。

参考资料

[1]睿智天成资料.丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统操作手册[Z].2013.

[2]陈本如.化工生产综合实训[M]. 北京.化学工业出版社,2013.

[3]吴健.化工DCS技术与操作[M].北京.化学工业出版社,2012.